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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LVDS über weite Strecken


Autor: Klaus (Gast)
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Hallo zusammen,

ich möchte ein Signal im LVDS Standard gerne über lange Strecken mit 
normalem Netzwerkkabel übertragen (ca. 100m).
Bei National gibts da einen Cable-Extender-Chipsatz, der jedoch nur 
einen Kanal hat und sehr teuer ist.
Ich müsste 4 Kanäle übertragen, also das voll belegte Kabel. Hat jemand 
Erfahrung mit sowas, reichen da nicht vielleicht normale 
Buffer-Bausteine wie z.B. der DS15BR400 von National? Wofür genau ist 
ein Equalizer am anderen Ende da, und ist er für meine Anwendung 
erforderlich?
Es geht um die Übertragung eines Videosignals.

Viele Grüße und besten Dank
Klaus

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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Ich habe auch schon nach solchen Infos gesucht. Fuer M-LVDS gibt es von 
Texas  eine Applikation Note slla127.pdf, die allerdings bei 40 Metern 
aufhoert. Gewagtermassen koennte man die Kurven bis 100 Meter ergaenzen. 
M-LVDS hat hoehere Treiberleistung, empfindlichere Empfaenger und 
langsamsere, definierte Flanken.

Equalizer sind aber auch ein Ansatz, aber ob man die fuer die gefordert 
langen Strecken einstellen kann?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Klaus (Gast)

>ich möchte ein Signal im LVDS Standard gerne über lange Strecken mit
>normalem Netzwerkkabel übertragen (ca. 100m).

Welche Bitrate? Dir ist klar, dass LVDS nur ca 1V Masseverschiebung 
toleriert?

MFG
Falk

Autor: 1387 (Gast)
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Das Problem der langen Strecken ist die Abschwaechung. Und der kann man 
nur mit recht Saft begegnen. zB mit richtigen 50 Ohm treibern. Der 
Gleichtaktbereich ist bei LVDS recht gering, dh man wird das Signal 
irgendwie AC koppeln, oder galvanisch isolieren muessen. Analog Devices 
hat magnetische 100MBit koppler.

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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@1387: 50 Ohm fuer ein differentielles Signal ist unsinn. Als Kabel wird 
man Twisted Pair verwenden, dass hat 100 Ohm. Und dafuer ist (M-)LVDS 
angepasst.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ 1387 (Gast)

>Das Problem der langen Strecken ist die Abschwaechung. Und der kann man
>nur mit recht Saft begegnen. zB mit richtigen 50 Ohm treibern. Der

Käse. Schau dir mal LVDS GENAU an und denk drüber nach!

MFG
Falk

Autor: Klaus (Gast)
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@falk
Die Datenrate soll so hoch wie möglich sein, damit die Bildauflösung 
möglichst groß sein kann.
Mit den 1V verstehe ich nicht so ganz, benötige ich denn eine 
zustätzliche Masseverbindung bei der differenziellen Übertragung, oder 
wie ist die Masseverscheibung zu verstehen.
Tut mir leid, wahrscheinlich ne blöde Frage, aber das ganze ist für mich 
ziemliches Neuland.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Klaus (Gast)

>Die Datenrate soll so hoch wie möglich sein, damit die Bildauflösung
>möglichst groß sein kann.

Klingt wie ne Forderung aus dem Führerbunker ;-)
Im Ernst, man MUSS den Bereich mal sinnvoll eingrenzen. 100 Mbit/s? Oder 
eher 300 MBit/s. Oder was?

>Mit den 1V verstehe ich nicht so ganz, benötige ich denn eine
>zustätzliche Masseverbindung bei der differenziellen Übertragung, oder
>wie ist die Masseverscheibung zu verstehen.

Masseverbindung brauchst du schon, kannst du auf den Schirm legen. Aber 
wenn über die Masse "grosse" Ströme fliessen, dann kommt es zu einem 
Spannungsabfall auf der Masseverbindung -> Masseverschiebung. Und da 
kann LVDS maximal 1V sauber verkraften.

MFG
Falk

Autor: Klaus (Gast)
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Im Idealfall 800Mbit/s da das der Serializer den ich mal angedacht habe 
unterstützt, damit wäre dann etwa XGA Auflösung bei vernünftiger 
Frequenz machbar. Mit dem Cable-Extender Chipsatz DS15BA101/DS15EA101 
sollte das in etwa machbar sein, das Problem ist halt, dass ich für 
jedes Twisted-Pair einen Chipsatz bräuchte, der jeweils bei etwa 20€ 
liegt, das ist mir recht teuer.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Klaus (Gast)

>Im Idealfall 800Mbit/s da das der Serializer den ich mal angedacht habe

Na das ist ja schon ZIEMLICH flink!

>jedes Twisted-Pair einen Chipsatz bräuchte, der jeweils bei etwa 20€
>liegt, das ist mir recht teuer.

Für das Geld bekommt man schon fast einen SFP (optischer Trnaciever für 
Gigabit Ethernet). Damit kann man dann kilometerlang Daten übertragen, 
problemlos. Vielleicht ist das auch eine anderer Ansatz? 4x800 = 3200 
Mbit/s, es gibt optische Tranceiver für Fibre Channel, die machen 4 
Gbit/s. Vielleicht kann man in der Richtung was machen? Aber 800 Mbit/s 
über 100m halte ich für eine SEHR sportliche HErausforderung. Nicht 
umsonst ist Gigabit Ethernet mit 4 Adernpaaren realisiert, die pro Paar 
"nur" mit 125 Mbaud arbeiten. Und das ist offiziell nur bis 50m? 
spezifiziert. Wie weit es in der Praxis reicht weiss ich nicht.
Ausserdem würde ich drüber nachdenken, das ganze intelligent zu lösen. 
Nimm 0815 Fastethernet (100 Mbit/s) und schicke die Videodaten 
komprimiert drüber (MPEG2, DIVX, whatever), das ist wesentlich einfacher 
und du kannst Komponenten von der Stange verwenden.

MFG
Falk

Autor: Arc Net (arc)
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Warum nicht direkt DVI und einen passenden Extender?

Autor: 1388 (Gast)
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Mir ist bekannt, dass LVDS 3mA an 100 Ohm sind. Das hilft leider nicht 
viel, dass ab einer gewissen Laenge zuwenig Signal ankommt.
Man kann pro Einzelsignal einen 50 Ohm Treiber verwenden und ein Paar 
dann an ein 100 Ohm Twisted pair anschliessen. zB den MC10EP89D, der 
bringt 1.6V (@5V) and 1.4V(@3.3V) Swing, was doch ein Stueck mehr ist 
als die 300mV von LVDS. Der Empfaenger muss etwas angepasst werden.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ 1388 (Gast)

>Mir ist bekannt, dass LVDS 3mA an 100 Ohm sind. Das hilft leider nicht

DURCH 100 Ohm, was dann 300mV Spannung erzeugt. So weit so gut.

>viel, dass ab einer gewissen Laenge zuwenig Signal ankommt.

Das ist nur die halbe Wahrheit. Viel Problematischer sind die 
Verzerrungen. Die kann (und muss) ein Equalizer teilweise ausgleichen.

>Man kann pro Einzelsignal einen 50 Ohm Treiber verwenden und ein Paar
>dann an ein 100 Ohm Twisted pair anschliessen. zB den MC10EP89D, der
>bringt 1.6V (@5V) and 1.4V(@3.3V) Swing, was doch ein Stueck mehr ist
>als die 300mV von LVDS. Der Empfaenger muss etwas angepasst werden.

Was glaubst du, warum solche KDF-Aktionen von den Profis nicht gemacht 
werden? Richtig, weil das Prolem komplexer ist.

MFg
Falk

Autor: 1388 (Gast)
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Falk,
Das Stromquellenmodell kannste in de Kuebel schmeissen. Bei genuegend 
kurzen kurzen Pulsen und genuegend langer Leitung, was bei 100m und 
100MBit sicher gegeben ist, ist nur noch ein Puls auf einer Leitung mit 
einer Impedanz. Der Puls hat eine Laenge und eine Amplitude, und eine 
Form. Strom und Spannung sind dabei ueber die Impedanz gekoppelt. Bei 
Impedanzschwankungen entlang der Leitung verlaeuft der Puls. Zusaetzlich 
wird er kleiner durch die Verluste. Diese Equalizer sind in der Regel 
Hochpaesse, passiv und einfach gebaut. Die koennen keine Wunder 
bewirken. Ja, einen verlaufenen Puls wieder etwas shapen. Wichtig bei 
diesen Kabeln ist, dass man sie als Praezisionsteile betrachtet, also 
nicht quetscht und und zusammen mit 100A Kabeln in einen Schacht wirft. 
Wenn die Quetschungen mal Reflexionen produzieren, kriegt auch ein 
Equalizer die nicht mehr weg.

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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Bei 100 Metern wuerde ich an die optischen Gigastar Pigibacks ( 
ing_trf_ds) on Inova denken.

Autor: 1391 (Gast)
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Das ist wahrscheinlich die teuerste Loesung. Ich hab mal die Koaxkabel 
verglichen : Ein schon eher gutes Kabel macht 0.5dB/m bei 1GHz. Oops, 
das sind dann 50dB/100m. Ein gutes Koaxialkabel ist sicher besser als 
ein Twistedpair. Die besten koaxialen kommen nicht weit unter 0.5dB/m @ 
1GHz. Darueber nimmt die Daempfung noch zu. Dh, es kommen nur noch die 
Grundwellen der Pulse an.

Bsp eines guten Kabels, RG303/U :

Frequency  Attenuation
[GHz]  [dB/m]  [dB/ft]  [W]
0.01  0.04  0.01  3380
0.05  0.09  0.03  1512
0.10  0.13  0.04  1069
0.15  0.16  0.05  873
0.20  0.19  0.06  756
0.30  0.24  0.07  617
0.40  0.28  0.08  534
0.45  0.29  0.09  504
0.50  0.31  0.10  478
0.60  0.35  0.11  436
0.80  0.41  0.12  378
0.85  0.42  0.13  367
0.90  0.43  0.13  356
0.95  0.45  0.14  347
1.00  0.46  0.14  338

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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Ich denke, bei 800Mbaud und 100 Meter wird man nicht um eine teure 
Loesung umhinkommen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ 1388 (Gast)

>Das Stromquellenmodell kannste in de Kuebel schmeissen. Bei genuegend

Würde ich nicht machen. Die Jungs die LVDS entwickelt haben, wussten 
schon was sie tun.

>wird er kleiner durch die Verluste. Diese Equalizer sind in der Regel
>Hochpaesse, passiv und einfach gebaut.

Kommt drauf an. Es gibt aus Preemphasis im Sender, das ist aktiv.

> Die koennen keine Wunder bewirken.

Nöö, aber die können schon einiges wirder "gradebiegen". 6dB schaffen 
die schon.

>verglichen : Ein schon eher gutes Kabel macht 0.5dB/m bei 1GHz. Oops,
>das sind dann 50dB/100m. Ein gutes Koaxialkabel ist sicher besser als

Eben, meine Rede. Die Jungs die das elektrische Gigabitethernet 
entwicklet haben wussten schon warum die VIER Leiterpaare mit PAM5 
betreiben!

>ein Twistedpair. Die besten koaxialen kommen nicht weit unter 0.5dB/m @
>1GHz. Darueber nimmt die Daempfung noch zu. Dh, es kommen nur noch die
>Grundwellen der Pulse an.

Naja, man sagt Pi mal Dauem, dass man für X Bit/s eine Bandbreite von X 
Hz braucht.
Also für 800 Mbit/s 800 MHz.

@Uwe Bonnes (Firma TU Darmstadt) (uwebonnes)

>Bei 100 Metern wuerde ich an die optischen Gigastar Pigibacks (
>ing_trf_ds) on Inova denken.

Naja, ich sag mal jeder optische 0815 Gigatbit Tranceiver tuts hier. Die 
kosten in Stückzahlen ~20 Dollar, bei Kleinmengen so 50 Dollar.

MfG
Falk

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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Falk Brunner wrote:
> Naja, ich sag mal jeder optische 0815 Gigatbit Tranceiver tuts hier. Die
> kosten in Stückzahlen ~20 Dollar, bei Kleinmengen so 50 Dollar.

Hast Du da eine gute Quelle (ich bräuchte aber 2,5GB/s)?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Stefan Wimmer (wswbln)

>> Naja, ich sag mal jeder optische 0815 Gigatbit Tranceiver tuts hier. Die
>> kosten in Stückzahlen ~20 Dollar, bei Kleinmengen so 50 Dollar.

>Hast Du da eine gute Quelle (ich bräuchte aber 2,5GB/s)?

Der Suchbegriffe für Google lauten Gigabit Ethernet SFP. Die gibst für 
1,25, 2,1 und 4 Gbit/s.
10 Gbit/s gibts auch, die heissen XFP. Sind aber nicht für 50 Dollar zu 
haben und die Ansteuerung ist auch nicht ganz trivial.

MFG
Falk

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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"Gigabit Ethernet SFP" gibt zwar viele Treffer, aber so richtig komme 
ich damit nicht weiter. Ueber konkrete Links zu Datenblaetter oder 
Shops/Distributoren waere ich dankbar.

Autor: Uwe Bonnes (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)
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Okay, ein bisschen klarer sehe ich jetzt. Ein SERDES wie dem 
TLK1201ARCP, TLK1201AIRCP ETHERNET TRANSCEIVERS muesste man an der SFP 
Tranceiver anschliessen koennen. Viele Infos to den Tranceivern findet 
man in dem
Small Form-factor Pluggable (SFP) Transceiver MultiSource Agreement 
(MSA) Dokument.

Gibt es vielleicht irgendwo ein "Open Source" Projekt, dass so etwas 
einsetzt?
Small Form-factor Pluggable (SFP) Transceiver MultiSource Agreement 
(MSA)

Autor: guest (Gast)
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Ich habe mit dem TLK2201 bzw. 1201 schon einmal gearbeitet und kann die 
Dinger empfehlen. Man muss eben mit einem 8B10B-kodierten Signal 
reingehen (das ist in einem FPGA schnell gemacht) und kann dann direkt 
auf ein optisches Transceivermodul gehen. Testweise habe ich auch eine 
Kabelverbindung verwendet.

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